FI94010C - Mikrobintorjuntamenetelmä - Google Patents

Description

94010

Mikrobintorj untamenetelmä Tämä hakemus on lohkaistu hakemuksesta 915462.

5

Keksintö koskee menetelmää kemiallisen metsäteollisuuden prosessia häiritsevien sienten torjumiseksi luonnonmukaisella tavalla.

10 Kemiallisen metsäteollisuuden prosessivedet tarjoavat edulliset olosuhteet mikro-organismeille, varsinkin bakteereille, mutta myös sienille. Prosessivedet sisältävät mikro-organismien kasvulle edullisia orgaanisia aineita, ja muutoinkin kasvuolosuhteet ovat sopivat. Lähellä neutraalia oleva 15 happamuusarvo (pH 7-8) suosii bakteerien kasvua, kun taas hapan pH-alue (pH 5-6) on edullinen sienille. Paperi- ja kartonkikoneiden prosessivesien lämpötila, joka on tavallisesti alueella 40-60°C, sopii monille mikrobeille varsin hyvin, ennen kaikkea bakteereille. Sienten kasvu pysähtyy 20 yleensä noin 50°C:ssa tai hieman sen yläpuolella.

Käytännössä on havaittu, että korkealuokkaista paperia ja kartonkia voidaan tuottaa, vaikka kiertovesien bakteeripitoisuu-det olisivatkin melko korkeita. Normaalin bakteeripopulaation 25 sekaan saattaa silloin tällöin ilmaantua paperin ja kartongin valmistusta häiritseviä mikrobeja. Tuotannon ja varsinkin ajettavuuden kannalta suurinta haittaa saavat aikaan rihmamai-set sienet ja bakteerit, joilla on taipumus muodostaa häiritseviä kasaumia. Sienillä on keskeinen rooli ajettavuutta häi-30 ritsevinä tekijöinä. Jonkin verran harvinaisemmiksi on havaittu tapaukset, joissa rihmamaiset bakteerit ovat olleet kasau-mien rungontekijöinä. Sienirihmat keräävät mm. kuituja, fib-rillejä, pihkaa, bakteereja ja täyteaineita sekä värihiukka-sia. Ilman tällaisia kasaumien rungontekijöitä paperi- ja 35 kartonkikoneiden tuottavuus olisi nykyistä parempi.

Kasaumia aiheuttavien mikrobien torjuntaan käytetään erikoiskemikaaleja, mikrobintorjunta-aineita, jotka ovat laa- 2 b4U‘i ϋ javaikutteisia yhdisteitä. Tämä onkin kemiallisten mikrobin-torjunta-aineiden eräs haittapuoli, sillä ne tehoavat paitsi häiriömikrobeihin myös tuotannon kannalta haitattomiin mik-robeihin. Muita kemiallisten mikrobintorjunta-aineiden hait-5 toja ovat niiden myrkyllisyys myös ihmisille ja eläimille sekä mahdolliset jäämät paperissa ja kartongissa.

Esillä oleva keksintö perustuu ajatukseen, että nopeakasvuiset ja haitattomat bakteerit voisivat ollakin hyödyllisiä 10 mikrobintorjunnan kannalta viemällä elintilaa hidaskasvui-semmilta sieniltä ja tällä tavalla estämällä niiden kasvua. Toistaiseksi ei ole olemassa, eikä tiedossakaan sellaista kemikaalia, jonka vaikutus voitaisiin suunnata pelkästään häiriömikrobeihin niin, ettei kemikaali vaikuttaisi muihin-15 kin mikrobeihin.

Nyt on yllättäen havaittu, että kiusallisimpien häiriömik-robien, nimittäin sienten, torjuntaan voidaan käyttää haitattomia, nopeakasvuisia bakteereja. Bakteerien kyky estää 20 sienten kasvua voi perustua useampaankin mekanismiin. Yksi niistä on bakteerien suurempi kasvunopeus sieniin verrattuna, jolloin ne syrjäyttävät sienet yhteisestä kasvuympäristöstä mikrobiologiassa tunnetulla tavalla. Toinen vaikutustapa on ao. bakteerien erittämät, sienille haitalliset ai-25 neenvaihduntatuotteet eli metaboliitit. Nämä voivat inhiboi-- da sienten kasvua. Kolmas vaikutustapa on bakteerien tuotta mat entsyymit, esimerkiksi sienten soluseinämiä hajottavat lyyttiset entsyymit, kuten kitinaasit.

30 Keksinnössä on tarkoituksena hyödyntää prosessiveden bakteereja mahdollisimman luontevilla tavoilla. Tällöin on tarjolla eri vaihtoehtoja. Eräs mahdollisuus on kemiallinen torjunta siten, että mikrobintorjunta-aineeksi valitaan esto-bakteeriin tehoamaton, mutta haittamikrobeihin tehoava kerni-35 kaali. Tällä tavoin voitaisiin suosia estobakteerien kasvua, mikä puolestaan heikentäisi häiriösienten kasvumahdollisuuksia. Valitettavasti useimmat torjuntakemikaalit ovat laaja-vaikutteisia, joten oikean torjunta-aineen löytäminen mer- 3 o a m n <·' j _/ I t, kitsee hankalaa tasapainoilua tehon ja haittavaikutusten välillä.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan luonnonmukainen, 5 entistä valikoivampi torjuntamenetelmä. Keksinnön mukaisesti kiertovesiin voidaan annostella sopivin väliajoin sienten ja rihmamaisten bakteerien kasvua estäviä estobakteereja, joita voidaan tuottaa fermentorissa. Nämä bakteerit on etukäteen osoitettava haitattomiksi tuotantoprosessin kannalta.

10

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettäviin edullisiin estobakteereihin kuuluvat eräät vahvakasvuiset Pseudomonas -bakteerit, joiden on havaittu pystyvän varsin tehokkaasti estämään tehtaan kiertovesien hiiva- ja homesienten kasvua 15 ja parhaassa tapauksessa jopa tuhoamaan niitä. Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävät estobakteerit on eristetty paperi- ja kartonkitehtaiden kiertovesistä. Estobakteereja tulee lisätä vähintään pitoisuuteen 102 kpl/ml.

20 Seuraavissa esimerkeissä on lähemmin kuvattu keksinnön mukaista menetelmää.

Esimerkki 1

Estobakteerit eristettiin paperi- ja kartonkitehtaiden kier-25 tovesistä käyttäen Difcon-viljelyalustaa, jolla oli seuraava ·· koostumus: tryptoni 2,5 g hiivauute 5,0 g 30 dekstroosi 1,0 g agar 15,0 g vesi 1000 ml pH 7,0 ± 0,2 35 Inkubointi suoritettiin lämpötilassa 37°C 2 vrk käyttäen suodatinkalvomenetelmää.

Sienet (hiiva- ja homesienet) eristettiin myös paperi- ja kar-:· tonkitehtaiden kiertovesistä käyttäen MYGP-viljelyalustaa: 40 94010 4 mallasuute 3,0 g hiivauute 3,0 g peptoni 5,0 g glukoosi 10,0 g 5 agar 20,0 g vesi 1000 ml pH 5,5

Inkubointi suoritettiin lämpötilassa 30°C 3-5 vrk käyttäen 10 suodatinkalvomenetelmää.

Esimerkki 2

Tutkimuksissa selvitettiin kiertovesien bakteerien kykyä estää sienten kasvua laihassa ravintoliemessä. Bakteereille ja 15 sienille annettiin samanlaiset kasvumahdollisuudet siirros-tamalla ne kasvamaan samanaikaisesti.

A) Kartonkitehtaan kiertovedestä eristettyjä bakteereita siirrostettiin kutakin kolmea erikseen kasvamaan kolmeksi 20 vuorokaudeksi ravintoliemeen, jonka koostumus oli seuraava (mg/1): tryptoni 330 glukoosi 240 25 hiivauute 240 peptoni 120 mallasuute 70 pH 7,0 • t ' 30 Estobakteerien lisäysmäärät olivat 104 - 4xl05 kpl/ml. Saman aikaisesti kunkin bakteerin kasvatusliemeen siirrostettiin saman tehtaan kiertovedestä eristettyä hiivasientä. Vertailuun siirrostettiin pelkkää hiivasientä.

; 35 Inkubointi suoritettiin 30°C:ssa. Bakteeri- ja hiivapitoi- suudet määritettiin uudelleen 1 ja 2 vrk:n inkuboinnin jälkeen. Tulokset on esitetty kuvassa 1.

Hiivasieni kasvoi vertailukokeessa erinomaisesti saavuttaen 40 1 vrk:n kohdalla pitoisuuden noin 108 kpl/ml. Sen sijaan sa- ·: man sienen kasvu estyi jokaisen kolmen bakteerin läsnäolles sa ja sen pitoisuus jäi kaikissa tapauksissa pienemmäksi 94010 5 kuin 10 kpl/ml. Kaksi käytetyistä estobakteereista oli tunnistamattomia ja yksi määritettiin lajiksi Pseudomonas pseudoalcaligenes.

5 B) Koe suoritettiin muuten samoin kuin kohdassa A, mutta torjuttavana mikrobina oli nyt hiivasienen asemesta saman kartonkitehtaan homesieni. Estobakteerit olivat samoja. Bakteereja lisättiin pitoisuuteen 104 - 5xl04 kpl/ml ja inkuboi-tiin 5 vrk ravintoliemessä. Tulokset on esitetty kuvassa 2.

10 Bakteeri 242 on tunnistamaton, bakteeri 243 on P. pseudo-alcalicrenes ja bakteeri 246 on tunnistamaton.

Vertailukokeen homesieni kasvoi hyvin pitoisuuteen noin 105 kpl/ml. Bakteerit jarruttivat sen kasvua selvästi, varsinkin 15 bakteerikanta 243 (P. pseudoalcaligenes). Ero vertailuun oli suurimmillaan 3 vrk:n kohdalla yli 3 log-yksikköä jääden 5 vrk:n kohdalla noin 1 log-yksikköön. Käytännössä 3 vrk:n kasvunesto on kuitenkin täysin riittävä. Mikrobintorjunta-aineiden avulla ei päästä näin pitkäaikaiseen vaikutukseen 20 yhden annostelukerran avulla.

Esimerkki 2 osoittaa, että vahvakasvuiset Pseudomonas-bak-teerit pystyvät varsin tehokkaasti estämään tehtaan kierto-vesien hiiva- ja homesienten kasvua ja parhaassa tapauksessa 25 jopa tuhoamaan niitä.

Esimerkki 3 Tässä kokeessa käytettiin esimerkissä 2 esitetyistä menetelmistä poiketen sellaista menetelmää, jossa bakteerien annet-30 tiin ensin kasvaa yli yön ravintoliemessä, jolloin baktee-ripitoisuus oli 107 - 109 kpl/ml. Tämän jälkeen sekaan siir-rostettiin hiivasieni ja kasvatettiin 2 vrk 30°C:ssa. Näin yritettiin simuloida tilannetta, jossa jokin häiriösieni yrittää vallata alaa kiertovesien runsaslukuisen bakteeri-35 populaation keskuudesta. Tässä vaiheessa annettiin mikrobeille ravinnetäydennys (samat ravinteet kuin esimerkissä 1). Tulokset on esitetty kuvassa 3. Hiivasieni kasvoi hyvin vertailussa, mutta bakteerikannan 273 (Pseudomonas cepacia) 94010 6 läsnäollessa se ei kasvanut lainkaan tuhoutuen 1-2 vrk:n kuluessa melko täydellisesti. Kyseinen estobakteeri oli siis erityisen vahva. Kannat 275 ja 276 ovat tunnistamattomia.

5 Tuloksista voidaan päätellä, että myöskin menetelmä, joka sisältää bakteerin esikasvatuksen, toimii hyvin.

Esimerkki 4 Tässä kokeessa käytettiin kartonkitehtaan hioketta, jonka 10 sakeus säädettiin 2 %:iin. Hiokkeen ikä oli kokeessa 1-17 viikkoa.

Hioke steriloitiin ja siihen siirrostettiin samasta tehtaasta eristettyjä estobakteereja kasvamaan vuorokaudeksi etu-15 käteen. Tämän jälkeen siirrostettiin torjuttava sieni hiokkeeseen.

A) Torjuttava hiivasieni ja estobakteerit olivat samat kuin esimerkissä 2A, jossa kaikki bakteerit pystyivät torjumaan 20 hiivasienen täydellisesti (ks. kuva 1). Estobakteerien lähtö-pitoisuus oli 2xl01 - 5xl04 kpl/ml. Kasvatettiin 3 vrk lämpötilassa 30°C, pH noin 5. Samat bakteerit eivät toimineet yhtä hyvin steriilissä hiokkeessa. Paras hiivan kasvua jarruttava bakteeri oli kanta 246 (kuva 4), jonka estovaikutus oli vajaat 25 kaksi vuorokautta. Kanta 243 oli P. pseudoalcaliuenes.

» B) Kun kohdan A koe suoritettiin käyttäen torjuttavana sienenä hometta, havaittiin, että menetelmä toimii paremmin hometta (kuva 5) kuin hiivaa (kuva 4) vastaan. Bakteerien läh- 30 töpitoisuus oli 6xl04 kpl/ml. Kasvatettiin 5 vrk lämpötilassa 30°C, pH noin 5. Hometta vastaan bakteerikannan 244 (Pseudo-1 monas maltophilia) antama teho oli parhaimmillaan hieman yli 1 log-yksikköä.

35 Kokeissa käytetyt hiiva- ja homesienisuvut ovat tunnistamattomia .

I .

Claims (2)

94010 1. Menetelmä tehtaan prosessivesissä olevien haitallisten sienten kasvun torjumiseksi, tunnettu siitä, että prosessi-vesiin lisätään tehtaan kiertovesistä tai muualta eristet-5 tyjä, tuotantoprosessin kannalta haitattomia bakteereja vähintään pitoisuuteen 102 kpl/ml, jotka bakteerit on valittu joukosta Pseudomonas cepacia. Pseudomonas maltophilia ja Pseudomonas pseudoalcaliaenes. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että sieni on home- tai hiivasieni. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että estobakteerit lisätään hiokkeeseen. 15

1. Förfarande för bekämpning av skadlig svampväxt i fabri-kens processvatten, kännetecknat av att tili processvatten tillsätts minst upp till koncentrationen 102 ex./ml frän fab-20 rikens cirkulationsvatten eller frän annan miljö isolerade, ur produktionsprocessens synpunkt oskadliga bakterier valda ur gruppen Pseudomonas cepacia. Pseudomonas maltoohilia och Pseudomonas pseudoalcaliaenes. 25

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att ·: svampen är en mögel- eller jästsvamp. 1 Förfarande enligt patentkrav l, kännetecknat av att hämningsbakterier tillsätts tili slipmassa.